Alkenet hbr. Alkenet: metodat e përgatitjes, vetitë kimike dhe aplikimet. Reagimi i alkineve me bazat
Përfaqësuesi i parë i serisë së alkeneve është eteni (etilen); për të ndërtuar formulën për përfaqësuesin tjetër të serisë, duhet të shtoni grupin CH 2 në formulën origjinale; Duke e përsëritur këtë procedurë shumë herë, mund të ndërtohet një seri homologe alkenesh.
CH 2 + CH 2 + CH 2 + CH 2 + CH 2 + CH 2 + CH 2 + CH 2
C 2 H 4 ® C 3 H 6 ® C 4 H 8 ® C 5 H 10 ® C 6 H 12 ® C 7 H 14 ® C 8 H 16 ® C 9 H 18 ® C 10 H 20
Për të ndërtuar emrin e një alkeni, është e nevojshme të ndryshohet prapashtesa në emrin e alkanit përkatës (me të njëjtin numër atomesh karboni si në alken). sq në - en(ose - yleni) Për shembull, një alkan me katër atome karboni në zinxhir quhet butan dhe alkeni përkatës është buteni (butileni). Përjashtim është dekani; alkeni përkatës do të quhet jo decene, por decene (decilene). Një alken me pesë atome karboni në zinxhir, përveç emrit penten, quhet amilen. Tabela e mëposhtme tregon formulat dhe emrat e dhjetë përfaqësuesve të parë të serisë së alkeneve.
Mirëpo, duke u nisur nga i treti, buteni, përfaqësues i një numri alkenesh, përveç emrit foljor "butene", pas shkrimit të tij duhet të ketë një numër 1 ose 2, i cili tregon vendndodhjen e lidhjes së dyfishtë në karbon. zinxhir.
CH 2 = CH – CH 2 – CH 3 CH 3 – CH = CH – CH 3
buten 1 buten 2
Përveç nomenklaturës sistematike, shpesh përdoren emra racionalë për alkenet; alkenet konsiderohen si derivate të etilenit, në molekulën e së cilës atomet e hidrogjenit zëvendësohen me radikale, dhe emri "etilen" merret si bazë.
Për shembull, CH 3 – CH = CH – C 2 H 5 – metiletilen simetrik.
(CH 3) – CH = CH – C 2 H 5 – etilizopropiletilen simetrik.
(CH 3)C – CH = CH – CH(CH 3) 2 – izobutiletilen simetrik izopropil.
Radikalet hidrokarbure të pangopura emërtohen sipas nomenklaturës sistematike duke shtuar prapashtesën - enil: etenil
CH 2 =CH -, propenil-2 CH 2 = CH – CH 2 -. Por shumë më shpesh emrat empirikë përdoren për këto radikale - në përputhje me rrethanat vinyl Dhe alili.
Izomerizmi i alkeneve.
Alkenet karakterizohen nga një numër i madh i llojeve të ndryshme të izomerizmit.
A) Izomerizmi i skeletit të karbonit.
CH 2 = C – CH 2 – CH 2 – CH 3 CH 2 = CH – CH – CH 2 – CH 3
2-metil penten-1 3-metil penten-1
CH 2 = CH – CH 2 – CH – CH 3
4-metil penten-1
B) Izomerizmi i pozicionit të një lidhje dyfishe.
CH 2 = CH – CH 2 – CH 3 CH 3 – CH = CH – CH 3
buten-1 buten-2
B) Hapësinor (stereoizomerizëm).
Izomerët në të cilët zëvendësuesit identikë ndodhen në të njëjtën anë të lidhjes dyfishe quhen cis-izomerë, por në mënyra të ndryshme - trans-izomerë:
H 3 C CH 3 H 3 C H
cis-buten ekstazë-buten
Cis- Dhe ekstazë- izomerët ndryshojnë jo vetëm në strukturën e tyre hapësinore, por edhe në shumë veti fizike dhe kimike (dhe madje edhe fiziologjike). Trans - Izomerët janë më të qëndrueshëm në krahasim me cis izomere. Kjo shpjegohet me distancën më të madhe në hapësirë të grupeve në atome të lidhura me një lidhje të dyfishtë, në rastin ekstazë– izomerë.
G) Izomerizmi i substancave të klasave të ndryshme të përbërjeve organike.
Izomerët e alkeneve janë cikloparafina, të cilat kanë një formulë të përgjithshme të ngjashme - C n H 2 n.
CH 3 – CH = CH – CH 3
buten -2
ciklobutani
4. Vendndodhja e alkeneve në natyrë dhe metodat e përgatitjes së tyre.
Ashtu si alkanet, alkenet gjenden në natyrë në naftë, naftë dhe gazra natyrorë të lidhur, qymyr kafe dhe qymyr, argjilë nafte.
A) Përgatitja e alkeneve me dehidrogjenim katalitik të alkaneve.
СH 3 – CH – CH 3 ® CH 2 = C – CH 3 + H 2
CH 3 mace. (K 2 O-Cr 2 O 3 -Al 2 O 3) CH 3
B) Dehidratimi i alkooleve nën ndikimin e acidit sulfurik ose me pjesëmarrjen e Al 2 O 3(dehidratim parafazor).
etanol H2SO4 (konc.) etenit
C 2 H 5 OH ® CH 2 = CH 2 + H 2 O
etanol Al2O3 etenit
Dehidratimi i alkooleve vazhdon sipas rregullit të A.M. Zaitsev, sipas të cilit hidrogjeni ndahet nga atomi i karbonit më pak i hidrogjenizuar, domethënë sekondar ose terciar.
H 3 C – CH – C ® H 3 C – CH = C – CH 3
3-metilbutanol-2 2-metilbuten
NË) Reagimi i haloalkileve me alkalet(dehidrohalogjenimi).
H 3 C – C – CH 2 Cl + KOH ® H 3 C – C = CH 2 + H 2 O + KCl
1-kloro 2-metilpropan(zgjidhje alkoolike) 2-metilpropen-1
D) Efekti i magnezit ose zinkut në derivatet dihalogjene të alkileve me atome halogjene në atomet e karbonit ngjitur (dehalogjenimi).
alkoolit. t
CH 3 -CHCl-CH 2 Cl + Zn ® CH 3 -CH = CH 2 + ZnCl 2
1.2-dikloropropan propen-1
D) Hidrogjenizimi selektiv i alkineve në një katalizator.
СH º CH + H 2 ® CH 2 = CH 2
eteni eten
5. Vetitë fizike të alkeneve.
Tre përfaqësuesit e parë të serisë homologe të etilenit janë gaze.
Duke filluar nga C 5 H 10 në C 17 H 34 - lëngje, duke filluar nga C 18 H 36 dhe më pas të ngurta. Me rritjen e peshës molekulare, pikat e shkrirjes dhe të vlimit rriten. Alkenet me një zinxhir normal karboni ziejnë në një temperaturë më të lartë se izomerët e tyre, të cilët kanë një izostrukturë. Temperatura e vlimit cis- izomerë më të lartë se ekstazë– izomerë, dhe pika e shkrirjes është e kundërta. Alkenet janë pak polare, por polarizohen lehtësisht. Alkenet janë pak të tretshëm në ujë (megjithatë, më mirë se alkanet përkatëse). Ata treten mirë në tretës organikë. Etileni dhe propyleni digjen me një flakë të valë.
Tabela më poshtë tregon vetitë fizike themelore të disa përfaqësuesve të një numri alkenesh.
| Alkenit | Formula | t pl. oC | t kip. oC | d 4 20 |
| Eten (etilen) | C2H4 | -169,1 | -103,7 | 0,5700 |
| Propen (propileni) | C3H6 | -187,6 | -47,7 | 0,6100 (në t(kip)) |
| Buten (butilen-1) | C4H8 | -185,3 | -6,3 | 0,5951 |
| cis– Butene-2 | C4H8 | -138,9 | 3,7 | 0,6213 |
| ekstazë– Butene-2 | C4H8 | -105,5 | 0,9 | 0,6042 |
| Izobutileni (2-metilpropen) | C4H8 | -140,4 | -7,0 | 0,6260 |
| Penten-1 (amilen) | C5H10 | -165,2 | +30,1 | 0,6400 |
| Heksen-1 (heksilen) | C6H12 | -139,8 | 63,5 | 0,6730 |
| Hepten-1 (heptileni) | C 7 H 14 | -119 | 93,6 | 0,6970 |
| Octene-1 (oktileni) | C 8 H 16 | -101,7 | 121,3 | 0,7140 |
| Asnjë-1 (nonileni) | C 9 H 18 | -81,4 | 146,8 | 0,7290 |
| Decen-1 (decilen) | C 10 H 20 | -66,3 | 170,6 | 0,7410 |
6. Vetitë kimike të alkeneve.
A) Shtimi i hidrogjenit(hidrogjenizimi).
CH 2 = CH 2 + H 2 ® CH 3 – CH 3
eten-etani
B) Ndërveprimi me halogjenet(halogjenimi).
Shtimi i klorit dhe bromit në alkene është më i lehtë, por jodi është më i vështirë.
CH 3 – CH = CH 2 + Cl 2 ® CH 3 – CHCl – CH 2 Cl
propilen 1,2-dikloropropan
NË) Shtimi i halogjeneve të hidrogjenit ( hidrohalogjenimi)
Shtimi i halogjeneve të hidrogjenit tek alkenet në kushte normale ndodh sipas rregullit të Markovnikov: gjatë shtimit jonik të halogjeneve të hidrogjenit në alkenet josimetrike (në kushte normale), hidrogjeni shtohet në lidhjen e dyfishtë në atomin e karbonit më të hidrogjenizuar (të lidhur me numrin më të madh të atomeve të hidrogjenit), dhe halogjeni i shtohet atij më pak të hidrogjenizuar. .
CH 2 =CH 2 + HBr ® CH 3 – CH 2 Br
eten bromoetani
G) Shtimi i ujit në alkenet(hidratim).
Shtimi i ujit në alkenet gjithashtu ndodh sipas rregullit të Markovnikov.
CH 3 – CH = CH 2 + H – OH ® CH 3 – CHOH – CH 3
propen-1 propanol-2
E) Alkilimi i alkaneve me alkene.
Alkilimi është një reaksion me të cilin radikale të ndryshme hidrokarbure (alkil) mund të futen në molekulat e përbërjeve organike. Haloalkilet, hidrokarburet e pangopura, alkoolet dhe substanca të tjera organike përdoren si agjentë alkilues. Për shembull, në prani të acidit sulfurik të përqendruar, reaksioni i alkilimit të izobutanit me izobutilen ndodh në mënyrë aktive:
3CH 2 = CH 2 + 2KMnO 4 + 4H 2 O ® 3CH 2 OH – CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH
etilen glikol
(etanediol-1,2)
Ndarja e një molekule alkeni në lidhjen e dyfishtë mund të çojë në formimin e acidit karboksilik përkatës nëse përdoret një agjent oksidues i fuqishëm (acidi nitrik i koncentruar ose një përzierje kromi).
HNO3 (konc.)
CH 3 – CH = CH – CH 3 ® 2CH 3 COOH
buten-2 acid etanoik (acid acetik)
Oksidimi i etilenit nga oksigjeni atmosferik në prani të argjendit metalik çon në formimin e oksidit të etilenit.
2CH 2 = CH 2 + O 2 ® 2CH 2 – CH 2
DHE) Reaksioni i polimerizimit të alkenit.
n CH 2 = CH 2 ® [–CH 2 – CH 2 –] n
etilenit Mace. polietileni
7.Aplikimi i alkeneve.
A) Prerja dhe saldimi i metaleve.
B) Prodhimi i ngjyrave, tretësve, llaqeve, substancave të reja organike.
B) Prodhimi i plastikës dhe materialeve të tjera sintetike.
D) Sinteza e alkooleve, polimereve, gomave
D) Sinteza e barnave.
IV. Hidrokarburet diene(alkadienet ose diolefinat) janë komponime organike komplekse të pangopura me formulën e përgjithshme C n H 2 n -2, që përmban dy lidhje të dyfishta midis atomeve të karbonit në zinxhir dhe të aftë për të bashkuar molekulat e hidrogjenit, halogjeneve dhe komponimeve të tjera për shkak të pangopurit të valencës së atomit të karbonit.
Përfaqësuesi i parë i serisë së hidrokarbureve diene është propadieni (aleni). Struktura e hidrokarbureve diene është e ngjashme me strukturën e alkeneve, i vetmi ndryshim është se molekulat e hidrokarbureve diene kanë dy lidhje dyfishe, jo një.
Formula e përgjithshme e alkeneve: CnH2n(n 2)
Përfaqësuesit e parë të serisë homologe të alkeneve:
Formulat e alkeneve mund të përpilohen nga formulat përkatëse të alkaneve (hidrokarburet e ngopura). Emrat e alkeneve formohen duke zëvendësuar prapashtesën -ane të alkanit përkatës me -ene ose –ylene: butan - butilen, pentan - penten etj. Numri i atomit të karbonit me një lidhje të dyfishtë tregohet me një numër arab pas emrit.
Atomet e karbonit të përfshirë në formimin e lidhjes dyfishe janë në gjendje sp-hibridizimi. Tre lidhje të formuara nga orbitalet hibride dhe janë të vendosura në të njëjtin rrafsh në një kënd prej 120° me njëra-tjetrën. Një lidhje shtesë formohet nga mbivendosja anësore e orbitaleve p johibride:
Gjatësia e lidhjes dyfishe C=C (0,133 nm) është më e shkurtër se gjatësia e lidhjes së vetme (0,154 nm). Energjia e një lidhjeje dyfishe është më e vogël se dyfishi i energjisë së një lidhjeje të vetme, sepse energjia e lidhjes - është më e vogël se energjia e lidhjes -.
Izomerët e alkenit
Të gjitha alkenet përveç etilenit kanë izomerë. Alkenet karakterizohen nga izomeria e skeletit të karbonit, izomeria e pozicionit të lidhjes dyfishe, izomeria ndërklasore dhe hapësinore.
Izomeri ndërklasor i propenit (C 3 H 6) është ciklopropani. Duke filluar me butenin (C 4 H 8), izomerizmi shfaqet nga pozicioni i lidhjes dyfishe (buten-1 dhe buten-2), izomerizmi i skeletit të karbonit (metilpropen ose izobutileni), si dhe izomeria hapësinore (cis-buten- 2 dhe trans-buten-2). Në izomerët cis, zëvendësuesit janë të vendosur në njërën anë, dhe në izomerët trans, ata janë të vendosur në anët e kundërta të lidhjes dyfishe.
Vetitë kimike dhe aktiviteti kimik i alkeneve përcaktohen nga prania e një lidhjeje të dyfishtë në molekulat e tyre. Reaksionet më të zakonshme për alkenet janë shtimi elektrofil: hidrohalogjenimi, hidratimi, halogjenizimi, hidrogjenizimi, polimerizimi.
Reagimi cilësor ndaj një lidhjeje të dyfishtë - zbardhja e ujit të bromit:
Shembuj të zgjidhjes së problemeve me temën "formula e alkeneve"
SHEMBULL 1
| Ushtrimi | Sa izomerë të aftë për të çngjyrosur ujin me brom ka një substancë me përbërje C 3 H 5 Cl? Shkruani formulat strukturore të këtyre izomerëve |
| Zgjidhje | C 3 H 5 Cl është një derivat monoklor i hidrokarburit C 3 H 6 . Kjo formulë korrespondon ose me propen, një hidrokarbur me një lidhje të dyfishtë, ose me ciklopropan (një hidrokarbur ciklik). Kjo substancë çngjyros ujin me brom, që do të thotë se përmban një lidhje të dyfishtë. Tre atome karboni mund të formojnë vetëm këtë strukturë: pasi që izomeria e skeletit të karbonit dhe pozicioni i lidhjes dyfishe është i pamundur me një numër të tillë atomesh karboni. Izomerizmi strukturor në një molekulë të caktuar është i mundur vetëm për shkak të një ndryshimi në pozicionin e atomit të klorit në lidhje me lidhjen e dyfishtë: Për 1-kloropropen, izomerizmi cis-trans është i mundur: |
| Përgjigju | Kushtet problematike plotësohen nga 4 izomerë |
SHEMBULL 2
| Ushtrimi | Një përzierje e hidrokarbureve izomere (gazrat me densitet hidrogjeni 21) me vëllim 11,2 litra (n.s.) reagoi me ujin me brom. Rezultati ishte 40.4 g të derivatit përkatës dibromo. Çfarë strukture kanë këto hidrokarbure? Përcaktoni përmbajtjen e tyre vëllimore në përzierje (në%). |
| Zgjidhje | Formula e përgjithshme e hidrokarbureve është C x H y. Le të llogarisim masën molare të hidrokarbureve: Prandaj, formula e hidrokarbureve është C 3 H 6. Vetëm dy substanca e kanë këtë formulë - propeni dhe ciklopropani. Vetëm propeni reagon me ujin me brom: Le të llogarisim sasinë e substancës derivatore dibromo: Sipas ekuacionit të reaksionit: n(propen) mol Sasia totale e hidrokarbureve në përzierje është e barabartë me: |
4. Vetitë kimike të alkeneve
Energjia e një lidhjeje të dyfishtë karbon-karbon në etilen (146 kcal/mol) rezulton të jetë dukshëm më e ulët se dyfishi i energjisë së një lidhjeje të vetme C-C në etan (2 88 = 176 kcal/mol). Lidhja -C në etilen është më e fortë se lidhja -, prandaj reaksionet e alkeneve të shoqëruara me shkëputjen e lidhjes - me formimin e dy lidhjeve të reja - të thjeshta janë një proces termodinamikisht i favorshëm. Për shembull, në fazën e gazit, sipas të dhënave të llogaritura, të gjitha reaksionet e mëposhtme janë ekzotermike me një entalpi të konsiderueshme negative, pavarësisht nga mekanizmi i tyre aktual.
Nga pikëpamja e teorisë së orbitaleve molekulare, gjithashtu mund të konkludohet se lidhja - është më reaktive se lidhja -. Le të shqyrtojmë orbitalet molekulare të etilenit (Fig. 2).
Në të vërtetë, orbitalja lidhëse e etilenit ka një energji më të lartë se orbitalja lidhëse, dhe anasjelltas, orbitalja antilidhëse * e etilenit shtrihet nën orbitalën antilidhëse * të lidhjes C=C. Në kushte normale, orbitalet *- dhe *- të etilenit janë vakante. Rrjedhimisht, orbitalet kufitare të etilenit dhe alkeneve të tjera, të cilat përcaktojnë reaktivitetin e tyre, do të jenë -orbitale.
4.1. Hidrogjenizimi katalitik i alkeneve
Përkundër faktit se hidrogjenizimi i etilenit dhe alkeneve të tjera në alkane shoqërohet me çlirimin e nxehtësisë, ky reagim ndodh me një shpejtësi të dukshme vetëm në prani të katalizatorëve të caktuar. Katalizatori, sipas përkufizimit, nuk ndikon në efektin termik të reaksionit dhe roli i tij reduktohet në uljen e energjisë së aktivizimit. Është e nevojshme të bëhet dallimi ndërmjet hidrogjenizimit katalitik heterogjen dhe homogjen të alkeneve. Në hidrogjenizimin heterogjen, përdoren katalizatorë metalikë të bluar imët - platin, paladium, rutenium, rodium, osmium dhe nikel, ose në formë të pastër ose të mbështetur në bartës inerte - BaSO 4, CaCO 3, karbon aktiv, Al 2 O 3, etj. prej tyre janë të patretshme në mjedise organike dhe veprojnë si katalizatorë heterogjenë. Më aktivët prej tyre janë ruteniumi dhe rodiumi, por platini dhe nikeli janë më të përhapurit. Platini zakonisht përdoret në formën e dioksidit të zi PtO 2, i njohur zakonisht si katalizator Adams. Dioksidi i platinit përftohet nga shkrirja e acidit kloroplatinik H 2 PtCl 6 . 6H 2 O ose heksakloroplatinat i amonit (NH 4) 2 PtCl 6 me nitrat natriumi. Hidrogjenizimi i alkeneve me një katalizator Adams kryhet zakonisht në presion normal dhe një temperaturë prej 20-50 0 C në alkool, acid acetik, acetat etilik. Kur hidrogjeni kalon, dioksidi i platinit reduktohet drejtpërdrejt në enën e reagimit në platin të zi, i cili katalizon hidrogjenizimin. Metalet e tjera më aktive të grupit të platinit përdoren në mbështetëse inerte, për shembull, Pd/C ose Pd/BaSO 4, Ru/Al 2 O 3; Rh/C, etj. Paladiumi i mbështetur në qymyr katalizon hidrogjenizimin e alkeneve në alkane në një tretësirë alkooli në 0-20 0 C dhe presion normal. Nikel zakonisht përdoret në formën e të ashtuquajturit "Raney nikel". Për të marrë këtë katalizator, një aliazh nikel-alumini trajtohet me alkali ujor të nxehtë për të hequr pothuajse të gjithë aluminin dhe më pas me ujë deri në një reagim neutral. Katalizatori ka një strukturë poroze dhe për këtë arsye quhet edhe katalizator i nikelit skeletor. Kushtet tipike për hidrogjenizimin e alkeneve mbi nikelin Raney kërkojnë përdorimin e një presioni të rendit 5-10 atm dhe një temperaturë prej 50-100 0 C, d.m.th. ky katalizator është shumë më pak aktiv se metalet e grupit të platinit, por është më i lirë. . Më poshtë janë disa shembuj tipikë të hidrogjenizimit katalitik heterogjen të alkeneve aciklike dhe ciklike:
Meqenëse të dy atomet e hidrogjenit u shtohen atomeve të karbonit të lidhjes dyfishe nga sipërfaqja e metalit katalizator, shtimi zakonisht ndodh në njërën anë të lidhjes dyfishe. Ky lloj lidhjeje quhet sin- aderimi. Në rastet kur dy fragmente reagentësh shtohen në anët e ndryshme të një lidhjeje të shumëfishtë (dyfish ose trefish), anti- aderimi. Kushtet sin- Dhe anti- janë të barasvlershme në kuptim me termat cis- Dhe ekstazë-. Për të shmangur konfuzionin dhe keqkuptimin e termave sin- Dhe anti- referojuni llojit të lidhjes dhe kushteve cis- Dhe ekstazë- në strukturën e nënshtresës.
Lidhja e dyfishtë në alkenet hidrogjenizohet me një shpejtësi më të lartë në krahasim me shumë grupe të tjera funksionale (C=O, COOR, CN, etj.) dhe për këtë arsye hidrogjenizimi i lidhjes dyfishe C=C është shpesh një proces selektiv nëse hidrogjenimi kryhet. në kushte të buta (0- 20 0 C dhe në presion atmosferik). Më poshtë janë disa shembuj tipikë:
Unaza e benzenit nuk zvogëlohet në këto kushte.
Një arritje e madhe dhe thelbësisht e rëndësishme në hidrogjenizimin katalitik është zbulimi i komplekseve të metaleve të tretshme që katalizojnë hidrogjenizimin në një tretësirë homogjene. Hidrogjenizimi heterogjen në sipërfaqen e katalizatorëve metalikë ka një sërë disavantazhesh domethënëse, si izomerizimi i alkeneve dhe ndarja e lidhjeve të vetme karbon-karbon (hidrogjenoliza). Hidrogjenizimi homogjen nuk i ka këto disavantazhe. Vitet e fundit, është marrë një grup i madh i katalizatorëve homogjenë të hidrogjenizimit - komplekse metalike në tranzicion që përmbajnë ligandë të ndryshëm. Katalizatorët më të mirë për hidrogjenizimin homogjen janë komplekset e klorureve të rodiumit (I) dhe ruteniumit (III) me trifenilfosfinë - tris(trifenilfosfinë) klorur rodiumi (Ph 3 P) 3 RhCl (katalizator Wilkinson) dhe tris(trifenilfosfinë) klorur rodiumi (Ph 3 P) 3 RhCl (katalizator Wilkinson) dhe tris(trifenilfosfinë) ) 3 RuHCl. Kompleksi i rodiumit më i arritshëm përftohet duke reaguar klorurin e rodiumit (III) me trifenilfosfinën. Kompleksi rodium i Wilkinson përdoret për të hidrogjenizuar lidhjen e dyfishtë në kushte normale.
Një avantazh i rëndësishëm i katalizatorëve homogjenë është aftësia për të reduktuar në mënyrë selektive një lidhje të dyfishtë mono- ose të dyzëvendësuar në prani të një lidhjeje dyfishe të zëvendësuar me tri dhe tetra, për shkak të dallimeve të mëdha në shkallët e tyre të hidrogjenizimit.
Në rastin e katalizatorëve homogjenë, shtimi i hidrogjenit ndodh edhe si sin- aderimi. Pra shërim cis-buten-2 me deuterium në këto kushte çon në meso-2,3-dideuterobutan.
4.2. Reduktimi i një lidhje dyfishe duke përdorur diimid
Reduktimi i alkeneve në alkanet përkatëse mund të realizohet me sukses duke përdorur diimidin NH=NH.
Diimidi përftohet me dy metoda kryesore: oksidimi i hidrazinës me peroksid hidrogjeni në prani të joneve Cu 2+ ose reaksioni i hidrazinës me Ni-Raney (dehidrogjenimi i hidrogjenit). Nëse një alken është i pranishëm në përzierjen e reaksionit, lidhja e tij e dyfishtë hidrogjenizohet nga diimidi shumë i paqëndrueshëm. Një tipar dallues i kësaj metode është rreptësia sin-stereospecifiteti i procesit të restaurimit. Besohet se ky reagim vazhdon përmes një kompleksi të aktivizuar ciklik me një orientim të rreptë të të dy molekulave reaguese në hapësirë.
4.3. Reaksionet e shtimit elektrofil në lidhjen e dyfishtë të alkeneve
Orbitalet kufitare HOMO dhe LUMO të alkeneve janë orbitalet * të zëna dhe të zbrazëta. Rrjedhimisht, -orbitalja do të marrë pjesë në reaksionet me elektrofile (E +), dhe *-orbitalja e lidhjes C=C do të marrë pjesë në reaksionet me nukleofile (Nu -) (shih Fig. 3). Në shumicën e rasteve, alkenet e thjeshta reagojnë lehtësisht me elektrofilet, por reagojnë me nukleofile me vështirësi të mëdha. Kjo shpjegohet me faktin se zakonisht LUMO-ja e shumicës së elektrofileve është e afërt në energji me energjinë e -HOMO-së së alkeneve, ndërsa HOMO-ja e shumicës së nukleofileve qëndron ndjeshëm nën *-LUMO.
Alkenet e thjeshta reagojnë vetëm me agjentë shumë të fortë nukleofile (karbanione) në kushte të vështira, megjithatë, futja e grupeve të tërheqjes së elektroneve në alkene, për shembull, NO 2, COR, etj., çon në një ulje të nivelit *, për shkak të të cilat alkeni fiton aftësinë për të reaguar me nukleofile me forcë mesatare (amoniak, RO - , Nє C - , anion enolate, etj.).
Si rezultat i ndërveprimit të agjentit elektrofilik E + me një alken, formohet një karbokacion, i cili është shumë reaktiv. Karbokacioni stabilizohet më tej nga shtimi i shpejtë i agjentit nukleofilik Nu - :
Meqenëse faza e ngadaltë është shtimi i një elektrofili, procesi i shtimit të çdo agjenti polar E + Nu - duhet të konsiderohet pikërisht si një shtesë elektrofile në lidhjen e shumëfishtë të një alkeni. Njihen një numër i madh reaksionesh të këtij lloji, ku rolin e agjentit elektrofilik e luajnë halogjenet, halogjenet e hidrogjenit, uji, kripërat e merkurit dyvalent dhe reagentë të tjerë polare. Shtimi elektrofil në një lidhje të dyfishtë në klasifikimin e mekanizmave të reaksionit organik ka simbolin Ad E ( Shtimi Elektrofilik) dhe, në varësi të numrit të molekulave që reagojnë, caktohet si Ad E 2 (reaksion bimolekular) ose Ad E 3 (reaksion trimolekular).
4.3.a. Shtimi i halogjeneve
Alkenet reagojnë me bromin dhe klorin për të formuar produkte shtesë në lidhjen e dyfishtë të një molekule halogjene me një rendiment afër sasisë. Fluori është shumë aktiv dhe shkakton shkatërrimin e alkeneve. Shtimi i jodit tek alkenet në shumicën e rasteve është një reaksion i kthyeshëm, ekuilibri i të cilit zhvendoset drejt reagentëve origjinalë.
Çngjyrosja e shpejtë e tretësirës së bromit në CCl4 shërben si një nga testet më të thjeshta për pangopjen, pasi alkenet, alkinet dhe dienet reagojnë shpejt me bromin.
Shtimi i bromit dhe klorit tek alkenet ndodh nga një mekanizëm jonik dhe jo radikal. Ky përfundim rrjedh nga fakti se shkalla e shtimit të halogjenit nuk varet nga rrezatimi, prania e oksigjenit dhe reagentëve të tjerë që iniciojnë ose frenojnë proceset radikale. Bazuar në një numër të madh të të dhënave eksperimentale, u propozua një mekanizëm për këtë reagim, duke përfshirë disa faza të njëpasnjëshme. Në fazën e parë, polarizimi i molekulës së halogjenit ndodh nën veprimin e elektroneve lidhëse. Atomi halogjen, i cili fiton një ngarkesë të caktuar fraksionale pozitive, formon një ndërmjetës të paqëndrueshëm me elektronet e lidhjes, të quajtur kompleks - ose kompleks transferimi ngarkese. Duhet të theksohet se në kompleksin - halogjeni nuk formon një lidhje të drejtuar me ndonjë atom karboni specifik; Në këtë kompleks, ndërveprimi dhurues-pranues i një çifti elektronik - lidhje si dhurues dhe një halogjen si pranues realizohet thjesht.
Më pas, kompleksi shndërrohet në një jon ciklik bromoni. Gjatë formimit të këtij kationi ciklik, ndodh ndarja heterolitike e lidhjes Br-Br dhe zbrazet R-orbitalja sp 2 e atomit të karbonit të hibridizuar mbivendoset me R-orbitali i "çiftit të vetëm" të elektroneve të atomit të halogjenit, duke formuar një jon ciklik bromonium.
Në fazën e fundit, të tretë, anioni i bromit, si agjent nukleofilik, sulmon një nga atomet e karbonit të jonit të bromonit. Sulmi nukleofilik nga joni i bromit çon në hapjen e unazës tre-anëtareshe dhe në formimin e një dibromidi në afërsi ( vic- afër). Ky hap zyrtarisht mund të konsiderohet si një zëvendësim nukleofilik i SN 2 në atomin e karbonit, ku grupi që largohet është Br+.
Shtimi i halogjeneve në lidhjen e dyfishtë të alkeneve është një nga reaksionet e modelit zyrtarisht të thjeshtë, duke përdorur shembullin e të cilit mund të merret parasysh ndikimi i faktorëve kryesorë, duke lejuar që dikush të nxjerrë përfundime të arsyetuara rreth mekanizmit të detajuar të procesit. Për të bërë konkluzione të informuara në lidhje me mekanizmin e çdo reagimi, duhet të keni të dhëna për: 1) kinetika e reagimit; 2) stereokimia (rezultati stereokimik i reaksionit); 3) prania ose mungesa e një procesi të lidhur, konkurrues; 4) ndikimi i zëvendësuesve në substratin origjinal në shpejtësinë e reaksionit; 5) përdorimi i substrateve dhe (ose) reagentëve të etiketuar; 6) mundësia e rirregullimeve gjatë reaksionit; 7) efekti i tretësit në shpejtësinë e reaksionit.
Le t'i shqyrtojmë këta faktorë duke përdorur shembullin e halogjenimit të alkeneve. Të dhënat kinetike bëjnë të mundur përcaktimin e rendit të reaksionit për secilin komponent dhe, mbi këtë bazë, nxjerrin një përfundim në lidhje me molekularitetin e përgjithshëm të reaksionit, d.m.th., numrin e molekulave që reagojnë.
Për brominimin e alkeneve, shpejtësia e reagimit zakonisht përshkruhet nga ekuacioni i mëposhtëm:
v = k`[alken] + k``[alken] 2,
e cila në raste të rralla thjeshtohet në
v = k`[alken].
Bazuar në të dhënat kinetike, mund të konkludohet se një ose dy molekula bromi janë të përfshira në hapin e përcaktimit të shpejtësisë. Rendi i dytë në brom do të thotë që nuk është joni i bromit Br - ai që reagon me jonin e bromonit, por joni tribromid i formuar nga bashkëveprimi i bromit dhe jonit të bromit:
Ky bilanc është zhvendosur djathtas. Të dhënat kinetike nuk na lejojnë të nxjerrim ndonjë përfundim tjetër në lidhje me strukturën e gjendjes së tranzicionit dhe natyrën e specieve elektrofile në reaksionin e shtimit të halogjenit në lidhjen dyfishe. Informacioni më i vlefshëm për mekanizmin e këtij reaksioni jepet nga të dhënat mbi stereokiminë e shtesës. Shtimi i një halogjeni në një lidhje të dyfishtë është një proces stereospecifik (një proces në të cilin formohet vetëm një nga stereoizomerët e mundshëm; në një proces stereoselektiv, vërehet formimi preferencial i një stereomeri) anti- shtesa për alkenet dhe cikloalkenet në të cilat lidhja e dyfishtë nuk është e konjuguar me unazën e benzenit. Për cis- Dhe ekstazë-izomerët e buten-2, penten-2, heksen-3, cikloheksen, ciklopentene dhe alkeneve të tjera, shtimi i bromit ndodh ekskluzivisht si anti- aderimi. Në këtë rast, vetëm në rastin e cikloheksenit ekstazë-1,2-dibromocikloheksan (përzierje enantiomeresh).
Rregullimi trans i atomeve të bromit në 1,2-dibromocikloheksan mund të përshkruhet në një mënyrë të thjeshtuar në lidhje me rrafshin e mesëm të unazës së cikloheksanit (pa marrë parasysh konformacionet):
Kur bromi kombinohet me cikloheksenin, fillimisht formohet ekstazë-1,2-dibromocikloheksan in a,a-konformimi, i cili më pas shndërrohet menjëherë në një energjikisht më të favorshëm saj-konformacion. Anti- Shtimi i halogjeneve në një lidhje të dyfishtë na lejon të refuzojmë mekanizmin e shtimit sinkron me një hap të një molekule halogjene në një lidhje dyfishe, e cila mund të ndodhë vetëm si sin- aderimi. Anti-shtimi i një halogjeni është gjithashtu në kundërshtim me formimin e një karbokacioni të hapur RCH + -CH 2 Hal si një ndërmjetës. Në një karbokacion të hapur, rrotullimi i lirë rreth lidhjes C-C është i mundur, gjë që duhet të çojë në sulmin e anionit Br - për formimin e një përzierje produktesh si anti- dhe kështu sin- aderimet. Stereospecifike anti-shtimi i halogjeneve ishte arsyeja kryesore e konceptit të joneve të bromonit ose kloroniumit si specie të ndërmjetme diskrete. Ky koncept plotëson në mënyrë të përkryer rregullin anti-shtesë, pasi sulmi nukleofilik i jonit halid është i mundur me anti-anët në secilin nga dy atomet e karbonit të jonit halidi nëpërmjet mekanizmit S N 2.
Në rastin e alkeneve të zëvendësuara në mënyrë josimetrike, kjo duhet të rezultojë në dy enantiomere treshe-formohet me shtimin e bromit në cis-izomer ose enantiomer eritro-formohet me halogjenim ekstazë-izomer. Kjo në fakt vërehet kur bromi i shtohet, për shembull, cis- Dhe ekstazë-izomerë të pentenit-2.
Në rastin e brominimit të alkeneve simetrike, për shembull, cis- ose ekstazë-heksen-3 duhet të formohet ose një racemate ( D,L-formë), ose meso-forma e dibromit përfundimtar, që është ajo që vërehet në të vërtetë.
Ka prova të pavarura, të drejtpërdrejta të ekzistencës së joneve halogjenium në një mjedis jo-nukleofilik, indiferent në temperaturë të ulët. Duke përdorur spektroskopinë NMR, formimi i joneve të bromonit u regjistrua gjatë jonizimit të 3-bromo-2-metil-2-fluorobutanit nën veprimin e një acidi shumë të fortë Lewis të pentafluoridit të antimonit në një tretësirë të dioksidit të lëngët të squfurit në -80 0 C. .
Ky kation është mjaft i qëndrueshëm në -80 0 C në një mjedis jo nukleofilik, por shkatërrohet menjëherë nga veprimi i ndonjë agjenti nukleofilik ose pas ngrohjes.
Jonet ciklike të bromonit ndonjëherë mund të izolohen në formë të pastër nëse pengesat sterike pengojnë hapjen e tyre nën veprimin e nukleofileve:
Është e qartë se mundësia e ekzistencës së joneve të bromonit, të cilët janë mjaft të qëndrueshëm në kushte të veçanta, nuk mund të shërbejë si dëshmi e drejtpërdrejtë e formimit të tyre në reaksionin e shtimit të bromit në lidhjen e dyfishtë të një alkeni në alkool, acid acetik dhe elektrone të tjera. -duke dhuruar tretës. Të dhëna të tilla duhet të konsiderohen vetëm si konfirmim i pavarur i mundësisë themelore të formimit të joneve të halogjenit në procesin e shtimit elektrofil në lidhjen e dyfishtë.
Koncepti i jonit halid na lejon të japim një shpjegim racional për kthyeshmërinë e shtimit të jodit në lidhjen e dyfishtë. Kationi i halogjenit ka tre qendra elektrofile të aksesueshme për sulmin nukleofilik nga anioni halogjen: dy atome karboni dhe një atom halogjen. Në rastin e joneve të kloroniumit, anioni Cl- duket se sulmon në mënyrë preferenciale apo edhe ekskluzivisht qendrat e karbonit të kationit. Për kationin e bromonit, të dy drejtimet e hapjes së jonit të halogjenit janë njësoj të mundshme, si për shkak të sulmit të jonit të bromit në të dy atomet e karbonit dhe në atomin e bromit. Sulmi nukleofilik në atomin e bromit të jonit të bromonit çon në reagentët fillestarë brom dhe alken:
Joni i jodoniumit zbulohet kryesisht si rezultat i sulmit të jodit të jodit në atomin e jodit, dhe për këtë arsye ekuilibri midis reagentëve fillestarë dhe jonit të jodit zhvendoset në të majtë.
Për më tepër, produkti përfundimtar shtesë, diodidi vicinal, mund t'i nënshtrohet sulmit nukleofilik në atomin e jodit nga anioni trijodid i pranishëm në tretësirë, i cili gjithashtu çon në formimin e reagentëve fillestarë alken dhe jod. Me fjalë të tjera, në kushtet e reaksionit të adicionit, diodidi vicinal që rezulton dejodohet nën veprimin e anionit trijodid. Dikloruret dhe dibromidet vicinale nuk dehalogjenohen në kushtet e shtimit të klorit ose bromit, përkatësisht, te alkenet.
Kundër shtimit të klorit ose bromit është karakteristikë e alkeneve, në të cilat lidhja e dyfishtë nuk është e konjuguar me -elektronet e unazës së benzenit. Për stirenin, stilbenin dhe derivatet e tyre së bashku me anti- aderimi bëhet dhe sin-shtimi i një halogjeni, i cili mund të bëhet edhe dominant në një mjedis polar.
Në rastet kur shtimi i një halogjeni në një lidhje të dyfishtë kryhet në një mjedis tretës nukleofilik, tretësi konkurron efektivisht me jonin halogjen në hapjen e unazës me tre anëtarë të jonit halogjen:
Formimi i produkteve shtesë me pjesëmarrjen e një tretësi ose ndonjë agjenti tjetër nukleofilik "të jashtëm" quhet një reaksion i shtimit të konjuguar. Kur bromi dhe stiren reagojnë në metanol, krijohen dy produkte: dibromi i afërt dhe esteri i bromit, raporti i të cilave varet nga përqendrimi i bromit në metanol.
Në një tretësirë shumë të holluar, dominon produkti i shtimit të konjuguar, ndërsa në një tretësirë të koncentruar, përkundrazi, mbizotëron dibromidi vicinal. Në një tretësirë ujore, halohidrin (një alkool që përmban një halogjen në atomin e karbonit) - produkt i shtimit të konjuguar - gjithmonë mbizotëron.
saj-konformer ekstazë-2-klorocikloheksanoli stabilizohet më tej nga një lidhje hidrogjeni O-H . . . Cl. Në rastin e alkeneve josimetrike, në reaksionet e shtimit të konjuguar, halogjeni i shtohet gjithmonë atomit të karbonit që përmban numrin më të madh të atomeve të hidrogjenit, dhe agjenti nukleofilik karbonit me numrin më të vogël të atomeve të hidrogjenit. Një produkt izomerik me një rregullim të ndryshëm të grupeve bashkuese nuk formohet. Kjo do të thotë se joni ciklik i halogjenoniumit i formuar si një ndërmjetës duhet të ketë një strukturë asimetrike me dy lidhje C 1 -Hal dhe C 2 -Hal që ndryshojnë në energji dhe forcë dhe një ngarkesë të madhe pozitive në atomin e brendshëm të karbonit C 2, e cila mund të jetë shprehur grafikisht në dy mënyra:
Prandaj, atomi i karbonit C2 i jonit të halogjenit i nënshtrohet sulmit nukleofilik nga tretësi, pavarësisht nga fakti se ai është më i zëvendësuar dhe sterikisht më pak i aksesueshëm.
Një nga metodat më të mira përgatitore për sintezën e bromohidrineve është hidroksibrominimi i alkeneve duke përdorur N-bromosukcinimid. N.B.S.) në një përzierje binare të dimetil sulfoksidit ( DMSO) dhe ujë.
Ky reagim mund të kryhet në ujë ose pa DMSO, megjithatë, rendimentet e bromohidrineve në këtë rast janë disi më të ulëta.
Formimi i produkteve të shtimit të konjuguar në reaksionin e halogjenimit të alkeneve na lejon gjithashtu të refuzojmë mekanizmin sinkron të shtimit të një molekule halogjene. Shtimi i konjuguar në lidhjen e dyfishtë është në përputhje të mirë me një mekanizëm me dy hapa që përfshin kationin e halogjenit si një ndërmjetës.
Për reaksionin e shtimit elektrofilik në një lidhje të dyfishtë, duhet pritur një rritje në shpejtësinë e reaksionit në prani të zëvendësuesve alkil-dhurues të elektroneve dhe një ulje në praninë e zëvendësuesve që tërheqin elektron në lidhjen dyfishe. Në të vërtetë, shkalla e shtimit të klorit dhe bromit në lidhjen e dyfishtë rritet ndjeshëm kur lëviz nga etilen në derivatet e tij të zëvendësuara me metil. Për shembull, shkalla e shtimit të bromit në tetrametileni është 10 5 herë më e lartë se shkalla e shtimit të tij në 1-buten. Ky përshpejtim i madh tregon qartë polaritetin e lartë të gjendjes së tranzicionit dhe shkallën e lartë të ndarjes së ngarkesës në gjendjen e tranzicionit dhe është në përputhje me mekanizmin eletrofilik të shtimit.
Në disa raste, shtimi i klorit në alkenet që përmbajnë zëvendësues elektron-dhurues shoqërohet me nxjerrjen e një protoni nga përbërja e ndërmjetme në vend të shtimit të një joni klorur. Abstraksioni i një protoni rezulton në formimin e një alkeni të zëvendësuar me klor, i cili zyrtarisht mund të konsiderohet si një zëvendësim i drejtpërdrejtë me migrimin e lidhjeve të dyfishta. Sidoqoftë, eksperimentet me gjurmuesit izotopikë tregojnë një natyrë më komplekse të transformimeve që ndodhin këtu. Kur izobutileni klorohet në 0 0 C, në vend të diklorurit të pritshëm formohet 2-metil-3-kloropropen (klorur metalil), produkt i shtimit në lidhjen e dyfishtë.
Formalisht, duket sikur ka një zëvendësim, jo një aderim. Studimi i këtij reaksioni duke përdorur izobutileni të etiketuar në pozicionin 1 me izotopin 14 C tregoi se zëvendësimi i drejtpërdrejtë i hidrogjenit me klor nuk ndodh, pasi në klorurin metalil që rezulton etiketa ndodhet në grupin 14 CH 2 Cl. Ky rezultat mund të shpjegohet me sekuencën e mëposhtme të transformimeve:
Në disa raste, mund të ndodhë edhe migrimi 1,2 i grupit alkil
Në CCl 4 (tretës jo polar) ky reaksion jep pothuajse 100% diklorur B- produkt i shtimit të zakonshëm në një lidhje të dyfishtë (pa rirregullim).
Rirregullimet skeletore të këtij lloji janë më tipike për proceset që përfshijnë karbokacione të hapura si grimca të ndërmjetme. Është e mundur që shtimi i klorit në këto raste të mos ndodhë përmes jonit të kloroniumit, por përmes një grimce kationike afër karbokacionit të hapur. Në të njëjtën kohë, duhet theksuar se rirregullimet skeletore janë një fenomen mjaft i rrallë në proceset e shtimit të halogjenëve dhe halogjenëve të përzier në lidhjen e dyfishtë: ato vërehen më shpesh gjatë shtimit të klorit dhe shumë më rrallë gjatë shtimit të bromin. Probabiliteti i rirregullimeve të tilla rritet kur kalohet nga tretës jopolarë (CCl 4) në ato polare (nitrometan, acetonitril).
Duke përmbledhur të dhënat e paraqitura mbi stereokiminë, shtimin e konjuguar, ndikimin e zëvendësuesve në alken, si dhe rirregullimet në reaksionet e shtimit të halogjeneve në lidhjen dyfishe, duhet theksuar se ato janë në përputhje të mirë me mekanizmin e shtimit elektrofilik që përfshin joni ciklik i halogjenit. Në të njëjtën mënyrë mund të interpretohen të dhënat për shtimin e halogjeneve të përzier në alkenet, për të cilat fazat e shtimit përcaktohen nga polariteti i lidhjes së dy atomeve halogjene.
Hipermarketi i njohurive >>Kimi >>Kimia klasa e 10 >> Kimia: Alkenet
Të pangopurat përfshijnë hidrokarbure që përmbajnë lidhje të shumta midis atomeve të karbonit në molekulat e tyre. Të pangopura janë alkenet, alkinet, alkadienet (polyenet). Hidrokarburet ciklike që përmbajnë një lidhje të dyfishtë në unazë (cikloalkenet), si dhe cikloalkanet me një numër të vogël atomesh karboni në unazë (tre ose katër atome) gjithashtu kanë karakter të pangopur. Vetia e "unsaturimit" shoqërohet me aftësinë e këtyre substancave për të hyrë në reaksione shtesë, kryesisht hidrogjen, me formimin e hidrokarbureve të ngopura ose të ngopura - alkaneve.
Struktura
Alkenet janë aciklike, që përmbajnë në molekulë, përveç lidhjeve të vetme, një lidhje të dyfishtë midis atomeve të karbonit dhe që korrespondojnë me formulën e përgjithshme C n H 2n.
Alkenet morën emrin e tyre të dytë - "olefinat" për analogji me acide yndyrore të pangopura (oleik, linoleik), mbetjet e të cilave janë pjesë e yndyrave të lëngshme - vajra (nga anglishtja vaj - vaj).
Atomet e karbonit që kanë një lidhje të dyfishtë midis tyre, siç e dini, janë në një gjendje hibridizimi sp 2. Kjo do të thotë që një s dhe dy orbitale p janë të përfshira në hibridizim, dhe një orbitale p mbetet e pahibridizuar. Mbivendosja e orbitaleve hibride çon në formimin e një lidhje a, dhe për shkak të orbitaleve të pahibridizuara të atomeve fqinje të karbonit të molekulës së etilenit, formohet një e dytë, P-lidhje. Kështu, një lidhje e dyfishtë përbëhet nga një lidhje Þ dhe një lidhje p.
Orbitalet hibride të atomeve që formojnë një lidhje të dyfishtë janë në të njëjtin rrafsh, dhe orbitalet që formojnë një lidhje n janë të vendosura pingul me rrafshin e molekulës (shih Fig. 5).
Lidhja e dyfishtë (0,132 nm) është më e shkurtër se lidhja e vetme dhe energjia e saj është më e lartë, pra është më e fortë. Sidoqoftë, prania e një lidhjeje të lëvizshme, lehtësisht të polarizuar 7g çon në faktin se alkenet janë kimikisht më aktivë se alkanet dhe janë të afta të pësojnë reaksione shtimi.
Seritë homologe të etenit
Alkenet me zinxhir të drejtë formojnë serinë homologe të etenit (etilen).
C2H4 - eten, C3H6 - propen, C4H8 - buten, C5H10 - penten, C6H12 - heksen etj.
Izomerizmi dhe nomenklatura
Alkenet, si alkanet, karakterizohen nga izomeria strukturore. Izomerët strukturorë, siç e mbani mend, ndryshojnë nga njëri-tjetri në strukturën e skeletit të karbonit. Alkeni më i thjeshtë, i karakterizuar nga izomerë strukturorë, është buteni.
CH3-CH2-CH=CH2 CH3-C=CH2
l
CH3
buten-1 metilpropen
Një lloj i veçantë i izomerizmit strukturor është izomeria e pozicionit të lidhjes dyfishe:
CH3-CH2-CH=CH2 CH3-CH=CH-CH3
buten-1 buten-2
Rrotullimi pothuajse i lirë i atomeve të karbonit është i mundur rreth një lidhjeje të vetme karbon-karbon, kështu që molekulat e alkanit mund të marrin një larmi formash. Rrotullimi rreth lidhjes së dyfishtë është i pamundur, gjë që çon në shfaqjen e një lloji tjetër të izomerizmit në alkenet - gjeometrik, ose izomerizmi cis-trans.
Izomerët cis ndryshojnë nga izomerët e kraharorit në rregullimin hapësinor të fragmenteve molekulare (në këtë rast, grupeve metil) në lidhje me rrafshin P-lidhjet, dhe për rrjedhojë vetitë.
Alkenet janë izomere ndaj cikloalkaneve (izomeria ndërklasore), për shembull:
CH2 = CH-CH2-CH2-CH2-CH3
heksen-1 cikloheksan
Nomenklatura alkenet, i zhvilluar nga IUPAC, është i ngjashëm me nomenklaturën e alkaneve.
1. Zgjedhja e qarkut kryesor
Formimi i emrit të një hidrokarburi fillon me përcaktimin e zinxhirit kryesor - zinxhiri më i gjatë i atomeve të karbonit në molekulë. Në rastin e alkeneve, zinxhiri kryesor duhet të përmbajë një lidhje të dyfishtë.
2. Numërimi i atomeve të vargut kryesor
Numërimi i atomeve të vargut kryesor fillon nga fundi me të cilin është më afër lidhja e dyfishtë. Për shembull, emri i saktë i lidhjes është
dn3-dn-dn2-dn=dn-dn3 dn3
5-metilheksen-2, jo 2-metilheksen-4, siç mund të pritet.
Nëse pozicioni i lidhjes së dyfishtë nuk mund të përcaktojë fillimin e numërimit të atomeve në zinxhir, atëherë ai përcaktohet nga pozicioni i zëvendësuesve në të njëjtën mënyrë si për hidrokarburet e ngopura.
CH3- CH2-CH=CH-CH-CH3
l
CH3
2-metilheksen-3
3. Formimi i emrit
Emrat e alkeneve formohen në të njëjtën mënyrë si emrat e alkaneve. Në fund të emrit, tregoni numrin e atomit të karbonit në të cilin fillon lidhja e dyfishtë dhe prapashtesën që tregon se përbërja i përket klasës së alkeneve, -ene.
Faturë
1. Plasaritja e produkteve të naftës. Në procesin e plasaritjes termike të hidrokarbureve të ngopura, së bashku me formimin e alkaneve, ndodh formimi i alkeneve.
2. Dehidrogjenimi i hidrokarbureve të ngopura. Kur alkanet kalohen mbi një katalizator në temperatura të larta (400-600 °C), një molekulë hidrogjeni eliminohet dhe formohet një alken: 
3. Dehidratimi i alkooleve (eliminimi i ujit). Efekti i agjentëve largues të ujit (H2804, Al203) në alkoolet monohidrike në temperatura të larta çon në eliminimin e një molekule uji dhe formimin e një lidhjeje të dyfishtë:
Ky reaksion quhet dehidrim intramolekular (në ndryshim nga dehidratimi ndërmolekular, i cili çon në formimin e etereve dhe do të studiohet në § 16 “Alkoolet”).
4. Dehidrohalogjenimi (eliminimi i halogjenit të hidrogjenit).
Kur një haloalkan reagon me një alkali në një tretësirë alkooli, formohet një lidhje e dyfishtë si rezultat i eliminimit të një molekule halidi hidrogjeni.
Vini re se ky reagim prodhon kryesisht buten-2 në vend të buten-1, që korrespondon me Rregulli i Zaitsev:
Kur një halogjen hidrogjen eliminohet nga haloalkanet sekondare dhe terciare, një atom hidrogjeni eliminohet nga atomi më pak i hidrogjenizuar i karbonit.
5. Dehalogjenimi. Kur zinku vepron në një derivat dibromo të një alkani, atomet halogjene të vendosura në atomet fqinje të karbonit eliminohen dhe formohet një lidhje e dyfishtë: 
Vetitë fizike
Tre përfaqësuesit e parë të serisë homologe të alkeneve janë gazet, substancat e përbërjes C5H10-C16H32 janë të lëngshme dhe alkenet më të larta janë të ngurta.
Pikat e vlimit dhe shkrirjes rriten natyrshëm me rritjen e peshës molekulare të komponimeve.
Vetitë kimike
Reaksionet e shtimit
Le të kujtojmë se një tipar dallues i përfaqësuesve të hidrokarbureve të pangopura - alkeneve është aftësia për të hyrë në reaksione shtesë. Shumica e këtyre reaksioneve zhvillohen me mekanizmin e shtimit elektrofilik.
1. Hidrogjenizimi i alkeneve. Alkenet janë të afta të shtojnë hidrogjen në prani të katalizatorëve të hidrogjenizimit - metaleve - platinit, paladiumit, nikelit:
CH3-CH2-CH=CH2 + H2 -> CH3-CH2-CH2-CH3
Ky reagim ndodh si në presion atmosferik ashtu edhe në presion të ngritur dhe nuk kërkon temperaturë të lartë, pasi është ekzotermik. Kur temperatura rritet, të njëjtët katalizatorë mund të shkaktojnë një reaksion të kundërt - dehidrogjenim.
2. Halogjenimi (shtimi i halogjeneve). Ndërveprimi i një alkeni me ujin me brom ose një tretësirë të bromit në një tretës organik (CCl4) çon në zbardhjen e shpejtë të këtyre tretësirave si rezultat i shtimit të një molekule halogjene në alken dhe formimit të dihaloalkaneve.
Markovnikov Vladimir Vasilievich
(1837-1904)
Kimisti organik rus. Rregullat e formuluara (1869) mbi drejtimin e zëvendësimit, eliminimit, shtimit në një lidhje të dyfishtë dhe reaksionet e izomerizimit në varësi të strukturës kimike. Ai studioi (që nga viti 1880) përbërjen e naftës dhe hodhi themelet e petrokimisë si shkencë e pavarur. Zbuloi (1883) një klasë të re të substancave organike - ciklo-parafinat (naftenet).
3. Hidrohalogjenimi (shtimi i halogjenit të hidrogjenit).
Reaksioni i shtimit të halogjenit të hidrogjenit do të diskutohet më në detaje më poshtë. Ky reagim i bindet rregullit të Markovnikov:
Kur një halogjen hidrogjeni ngjitet në një alken, hidrogjeni ngjitet me atomin e karbonit më të hidrogjenizuar, d.m.th., atomin në të cilin ka më shumë atome hidrogjeni, dhe halogjeni me atë më pak të hidrogjenizuar.
4. Hidratim (shtimi i ujit). Hidratimi i alkeneve çon në formimin e alkooleve. Për shembull, shtimi i ujit në eten është themeli i një prej metodave industriale për prodhimin e alkoolit etilik:
CH2=CH2 + H2O -> CH3-CH2OH
etanol etanol
Vini re se një alkool primar (me një grup hidroksi në karbonin primar) formohet vetëm kur eteni hidratohet. Kur propeni ose alkenet e tjera hidratohen, formohen alkoole dytësore. 
Ky reagim gjithashtu vazhdon në përputhje me rregullin e Markovnikov - një kation hidrogjeni ngjitet në një atom karboni më të hidrogjenizuar, dhe një grup hidroksi i bashkëngjitet një atomi më pak të hidrogjenizuar.
5. Polimerizimi. Një rast i veçantë i shtimit është reaksioni i polimerizimit të alkeneve:
Ky reaksion shtimi ndodh nëpërmjet një mekanizmi të radikaleve të lira.
Reaksionet e oksidimit
Ashtu si çdo përbërje organike, alkenet digjen në oksigjen për të formuar CO2 dhe H20.
Ndryshe nga alkanet, të cilat janë rezistente ndaj oksidimit në tretësirë, alkenet oksidohen lehtësisht nga veprimi i tretësirave ujore të permanganatit të kaliumit. Në tretësirat neutrale ose pak alkaline, ndodh oksidimi i alkeneve në diole (alkoolet dihidrike) dhe grupet hidroksil u shtohen atyre atomeve midis të cilave ekzistonte një lidhje e dyfishtë përpara oksidimit.
Siç e dini tashmë, hidrokarburet e pangopura - alkenet janë të afta të hyjnë në reaksione shtesë. Shumica e këtyre reaksioneve zhvillohen me mekanizmin e shtimit elektrofilik.
Lidhje elektrofile
Reaksionet elektrofile janë reaksione që ndodhin nën ndikimin e elektrofileve - grimcave që kanë mungesë të densitetit të elektroneve, për shembull, një orbitale të paplotësuar. Grimca më e thjeshtë elektrofile është kationi i hidrogjenit. Dihet se atomi i hidrogjenit ka një elektron në orbitalën e tretë. Një kation hidrogjeni formohet kur një atom humbet këtë elektron, kështu që kationi i hidrogjenit nuk ka fare elektrone:
Н· - 1е - -> Н +
Në këtë rast, kationi ka një afinitet mjaft të lartë elektronik. Kombinimi i këtyre faktorëve e bën kationin e hidrogjenit një grimcë mjaft të fortë elektrofile.
Formimi i një kationi të hidrogjenit është i mundur gjatë shpërbërjes elektrolitike të acideve:
НВr -> Н + + Вr -
Është për këtë arsye që shumë reaksione elektrofile ndodhin në prani dhe pjesëmarrje të acideve.
Grimcat elektrofile, siç u përmend më herët, veprojnë në sisteme që përmbajnë zona me densitet elektronik të rritur. Një shembull i një sistemi të tillë është një lidhje e shumëfishtë (e dyfishtë ose e trefishtë) karbon-karbon.
Ju tashmë e dini se atomet e karbonit midis të cilëve formohet një lidhje dyfishe janë në një gjendje hibridizimi sp 2. P-orbitalet e pahibridizuara të atomeve fqinje të karbonit të vendosura në të njëjtin rrafsh mbivendosen, duke formuar P-lidhja, e cila është më pak e fortë se lidhja Þ, dhe, më e rëndësishmja, polarizohet lehtësisht nën ndikimin e një fushe elektrike të jashtme. Kjo do të thotë se kur afrohet një grimcë e ngarkuar pozitivisht, elektronet e lidhjes CS zhvendosen drejt saj dhe të ashtuquajturat. P- komplekse.
Doli qe P-komplekse dhe pas shtimit të një kationi hidrogjeni në P- lidhjet. Kationi i hidrogjenit duket se përplaset në densitetin e elektronit që del nga rrafshi i molekulës P-lidhja dhe bashkohet me të. 
Në fazën tjetër, ndodh një zhvendosje e plotë e çiftit elektronik P-lidhja me një nga atomet e karbonit, gjë që çon në shfaqjen e një çifti të vetëm elektronesh mbi të. Orbitalja e atomit të karbonit në të cilën ndodhet ky çift dhe orbitalja e papushtuar e kationit të hidrogjenit mbivendosen, gjë që çon në formimin e një lidhje kovalente përmes mekanizmit dhurues-pranues. Atomi i dytë i karbonit ka ende një orbital të paplotësuar, d.m.th., një ngarkesë pozitive.
Grimca që rezulton quhet karbokacion sepse përmban një ngarkesë pozitive në atomin e karbonit. Kjo grimcë mund të kombinohet me çdo anion, një grimcë që ka një çift elektronik të vetëm, d.m.th., një nukleofile.
Le të shqyrtojmë mekanizmin e reaksionit të shtimit elektrofilik duke përdorur shembullin e hidrobrominimit (shtimi i bromit të hidrogjenit) të etenit:
СН2= СН2 + НВг --> СНВr-СН3
Reaksioni fillon me formimin e një grimce elektrofile - një kation hidrogjeni, i cili ndodh si rezultat i shpërbërjes së një molekule bromidi hidrogjeni.
Sulmet e kationeve të hidrogjenit P- lidhje, formim P- një kompleks që shndërrohet shpejt në një karbokacion: 
Tani le të shohim një rast më kompleks.
Reagimi i shtimit të bromurit të hidrogjenit në eten vazhdon në mënyrë të paqartë, dhe ndërveprimi i bromurit të hidrogjenit me propenin teorikisht mund të japë dy produkte: 1-bromopropan dhe 2-bromopropan. Të dhënat eksperimentale tregojnë se kryesisht prodhohet 2-bromopropan.
Për ta shpjeguar këtë, do të duhet të marrim parasysh grimcën e ndërmjetme - karbokacionin.
Shtimi i një kationi hidrogjeni në propen mund të çojë në formimin e dy karbokacioneve: nëse një kation hidrogjeni bashkohet me atomin e parë të karbonit, atomin e vendosur në fund të zinxhirit, atëherë i dyti do të ketë një ngarkesë pozitive, d.m.th. qendra e molekulës (1); nëse bashkohet me të dytin, atëherë atomi i parë do të ketë një ngarkesë pozitive (2). 
Drejtimi preferencial i reaksionit do të varet nga cili karbokacion është më i bollshëm në mjedisin e reagimit, i cili, nga ana tjetër, përcaktohet nga qëndrueshmëria e karbokacionit. Eksperimenti tregon formimin mbizotërues të 2-bromopropanit. Kjo do të thotë se formimi i karbokation (1) me një ngarkesë pozitive në atomin qendror ndodh në një masë më të madhe.
Stabiliteti më i madh i këtij karbokacioni shpjegohet me faktin se ngarkesa pozitive në atomin qendror të karbonit kompensohet nga efekti induktiv pozitiv i dy grupeve metil, efekti total i të cilave është më i lartë se efekti +/- i një grupi etil:
Ligjet e reaksioneve të hidrohalogjenizimit të alkeneve u studiuan nga kimisti i famshëm rus V.V. Markovnikov, student i A.M. Butlerov, i cili, siç u përmend më lart, formuloi rregullin që mban emrin e tij.
Ky rregull u vendos në mënyrë empirike, domethënë eksperimentale. Aktualisht, ne mund të japim një shpjegim plotësisht bindës për të.
Është interesante se reaksionet e tjera të shtimit elektrofil gjithashtu i binden rregullit të Markovnikov, kështu që do të ishte e saktë të formulohej në një formë më të përgjithshme.
Në reaksionet e shtimit elektrofil, një elektrofil (një grimcë me një orbitale të pambushur) i shtohet një atomi karboni më të hidrogjenizuar dhe një nukleofile (një grimcë me një palë të vetme elektronesh) i shtohet një atomi më pak të hidrogjenizuar.
Polimerizimi
Një rast i veçantë i reaksionit të shtimit është reaksioni i polimerizimit të alkeneve dhe derivateve të tyre. Ky reagim zhvillohet nga mekanizmi i shtimit të radikaleve të lira:
Polimerizimi kryhet në prani të iniciatorëve - komponimeve perokside, të cilat janë burim i radikalëve të lirë. Përbërjet e peroksidit janë substanca molekulat e të cilave përfshijnë grupin -O-O-. Përbërja më e thjeshtë e peroksidit është peroksidi i hidrogjenit HOOH.
Në një temperaturë prej 100 °C dhe një presion prej 100 MPa, ndodh homoliza e lidhjes së paqëndrueshme oksigjen-oksigjen dhe formimi i radikalëve - iniciatorë të polimerizimit. Nën ndikimin e radikaleve KO, fillon polimerizimi, i cili zhvillohet si reaksion i shtimit të radikalit të lirë. Rritja e zinxhirit ndalon kur ndodh rikombinimi i radikaleve në përzierjen e reaksionit - zinxhiri polimer dhe radikalët ose COCH2CH2-.
Duke përdorur reaksionin e polimerizimit të radikaleve të lira të substancave që përmbajnë një lidhje të dyfishtë, përftohet një numër i madh i përbërjeve me peshë të lartë molekulare: 
Përdorimi i alkeneve me zëvendësues të ndryshëm bën të mundur sintetizimin e një game të gjerë materialesh polimerike me një gamë të gjerë vetive. 
Të gjitha këto përbërës polimer përdoren gjerësisht në një sërë fushash të veprimtarisë njerëzore - industri, mjekësi, të përdorura për prodhimin e pajisjeve për laboratorët biokimikë, disa janë ndërmjetës për sintezën e komponimeve të tjera me molekulare të lartë.
Oksidimi
Tashmë e dini se në tretësirat neutrale ose pak alkaline, ndodh oksidimi i alkeneve në diole (alkoolet dihidrike). Në një mjedis acid (një tretësirë e acidifikuar me acid sulfurik), lidhja e dyfishtë shkatërrohet plotësisht dhe atomet e karbonit midis të cilave ekzistonte lidhja e dyfishtë shndërrohen në atome karboni të grupit karboksil: 
Për të përcaktuar strukturën e tyre mund të përdoret oksidimi shkatërrues i alkeneve. Kështu, për shembull, nëse acidet acetike dhe propionike merren gjatë oksidimit të një alkeni të caktuar, kjo do të thotë se penten-2 ka pësuar oksidim, dhe nëse përftohet acid butirik dhe dioksid karboni, atëherë hidrokarburi origjinal është penten-1. .
Aplikacion
Alkenet përdoren gjerësisht në industrinë kimike si lëndë e parë për prodhimin e një sërë substancash dhe materialesh organike.
Për shembull, eteni është materiali fillestar për prodhimin e etanolit, etilenglikolit, epooksideve dhe dikloroetanit.
Një sasi e madhe etenit përpunohet në polietileni, i cili përdoret për të bërë film paketimi, enët e tavolinës, tuba dhe materiale izoluese elektrike.
Glicerina, acetoni, izopropanoli dhe tretësit merren nga propeni. Me polimerizimin e propenit, përftohet polipropileni, i cili është më i lartë se polietileni në shumë aspekte: ka një pikë shkrirjeje dhe rezistencë më të lartë kimike.
Aktualisht, fibrat me veti unike prodhohen nga polimere - analoge të polietilenit. Për shembull, fibra polipropileni është më e fortë se të gjitha fibrat sintetike të njohura.
Materialet e bëra nga këto fibra janë premtuese dhe përdoren gjithnjë e më shumë në fusha të ndryshme të veprimtarisë njerëzore.
1. Cilat lloje të izomerizmit janë karakteristikë për alkenet? Shkruani formulat për izomerët e mundshëm të pentenit-1.
2. Nga cilat komponime mund të përftohen: a) izobuteni (2-metilpropen); b) buten-2; c) buten-1? Shkruani ekuacionet për reaksionet përkatëse.
3. Deshifroni zinxhirin e mëposhtëm të shndërrimeve. Emërtoni përbërjet A, B, C. 4. Sugjeroni një metodë për marrjen e 2-kloropropanit nga 1-kloropropani. Shkruani ekuacionet për reaksionet përkatëse.
5. Sugjeroni një metodë për pastrimin e etanit nga papastërtitë e etilenit. Shkruani ekuacionet për reaksionet përkatëse.
6. Jepni shembuj të reaksioneve që mund të përdoren për të dalluar hidrokarburet e ngopura dhe ato të pangopura.
7. Për hidrogjenizimin e plotë të 2,8 g alkenit, janë konsumuar 0,896 litra hidrogjen (n.e.). Cila është pesha molekulare dhe formula strukturore e këtij përbërësi, i cili ka një zinxhir normal atomesh karboni?
8. Çfarë gazi ndodhet në cilindër (eteni ose propeni), nëse dihet se për djegien e plotë të 20 cm3 të këtij gazi nevojiteshin 90 cm3 (n.s.) oksigjen?
9*. Kur një alken reagon me klorin në errësirë, formohen 25,4 g diklorur dhe kur ky alken me të njëjtën masë reagon me bromin në tetraklorur karboni, formohen 43,2 g dibromid. Përcaktoni të gjitha formulat e mundshme strukturore të alkenit fillestar.
Historia e zbulimit
Nga materiali i mësipërm, ne kemi kuptuar tashmë se etilen është paraardhësi i serisë homologe të hidrokarbureve të pangopura, e cila ka një lidhje të dyfishtë. Formula e tyre është C n H 2n dhe quhen alkene.
Në vitin 1669, mjeku dhe kimisti gjerman Becher ishte i pari që mori etilenin duke reaguar acidin sulfurik me alkool etilik. Becher zbuloi se etileni është më aktiv kimikisht se metani. Por, për fat të keq, në atë kohë shkencëtari nuk mund të identifikonte gazin që rezulton, dhe për këtë arsye nuk i caktoi ndonjë emër atij.
Pak më vonë, kimistët holandezë përdorën të njëjtën metodë për prodhimin e etilenit. Dhe meqenëse, kur ndërvepronte me klorin, prirej të formonte një lëng vajor, në përputhje me rrethanat mori emrin "gaz nafte". Më vonë u bë e ditur se ky lëng ishte dikloroetani.
Në frëngjisht, termi "vaj" është oléfiant. Dhe pasi u zbuluan hidrokarbure të tjera të këtij lloji, Antoine Fourcroix, një kimist dhe shkencëtar francez, prezantoi një term të ri që u bë i zakonshëm për të gjithë klasën e olefinave ose alkeneve.
Por tashmë në fillim të shekullit të nëntëmbëdhjetë, kimisti francez J. Gay-Lussac zbuloi se etanoli përbëhet jo vetëm nga gazi "naftë", por edhe nga uji. Përveç kësaj, i njëjti gaz u zbulua në klorur etilik.
Dhe megjithëse kimistët përcaktuan se etilen përbëhet nga hidrogjen dhe karbon, dhe tashmë e dinin përbërjen e substancave, ata nuk mund të gjenin formulën e tij të vërtetë për një kohë të gjatë. Dhe vetëm në 1862 E. Erlenmeyer arriti të provojë praninë e një lidhje të dyfishtë në molekulën e etilenit. Kjo u njoh edhe nga shkencëtari rus A.M. Butlerov dhe konfirmoi saktësinë e këtij këndvështrimi eksperimentalisht.
Shfaqja në natyrë dhe roli fiziologjik i alkeneve
Shumë njerëz janë të interesuar në pyetjen se ku mund të gjenden alkenet në natyrë. Pra, rezulton se ato praktikisht nuk ndodhin në natyrë, pasi përfaqësuesi i tij më i thjeshtë, etilen, është një hormon për bimët dhe sintetizohet në to vetëm në sasi të vogla.
Është e vërtetë që në natyrë ekziston një alken i tillë si muskalur. Ky një nga alkenet natyrale është një tërheqës seksual i mizës femërore.
Vlen t'i kushtohet vëmendje faktit se, duke pasur një përqendrim të lartë, alkenet e ulëta kanë një efekt narkotik që mund të shkaktojë konvulsione dhe acarim të mukozave.
Aplikimet e alkeneve
Është e vështirë të imagjinohet jeta e shoqërisë moderne sot pa përdorimin e materialeve polimer. Meqenëse, ndryshe nga materialet natyrore, polimeret kanë veti të ndryshme, ato janë të lehta për t'u përpunuar dhe nëse shikoni çmimin, ato janë relativisht të lira. Një aspekt tjetër i rëndësishëm në favor të polimereve është se shumë prej tyre mund të riciklohen.
Alkenet e kanë gjetur përdorimin e tyre në prodhimin e plastikës, gomave, filmave, teflonit, alkoolit etilik, acetaldehidit dhe komponimeve të tjera organike.
Në bujqësi përdoret si mjet që përshpejton procesin e pjekjes së frutave. Propileni dhe butilenet përdoren për të prodhuar polimere dhe alkoole të ndryshme. Por në prodhimin e gomës sintetike përdoret izobutileni. Prandaj, mund të konkludojmë se është e pamundur të bëhet pa alkenet, pasi ato janë lëndët e para kimike më të rëndësishme.
Përdorimet industriale të etilenit
Në shkallë industriale, propyleni zakonisht përdoret për sintezën e polipropilenit dhe për prodhimin e izopropanolit, glicerinës, butiraldehideve, etj. Çdo vit rritet kërkesa për propilen.
Alkenet janë hidrokarbure alifatike të pangopura me një ose më shumë lidhje të dyfishta karbon-karbon. Një lidhje e dyfishtë shndërron dy atome karboni në një strukturë planare me kënde lidhjesh midis lidhjeve ngjitur prej 120°C:
Seria homologe e alkeneve ka një formulë të përgjithshme; dy anëtarët e parë të saj janë eteni (etilen) dhe propeni (propileni):
Anëtarët e një numri alkenesh me katër ose më shumë atome karboni shfaqin izomerinë e pozicionit të lidhjes. Për shembull, një alken me formulën ka tre izomerë, dy prej të cilëve janë izomerë të pozicionit të lidhjes:
Vini re se zinxhiri i alkenit numërohet nga fundi më i afërt me lidhjen e dyfishtë. Pozicioni i lidhjes dyfishe tregohet nga më i ulëti i dy numrave, të cilët korrespondojnë me dy atomet e karbonit të lidhur me lidhjen dyfishe. Izomeri i tretë ka një strukturë të degëzuar:
Numri i izomerëve të çdo alkeni rritet me numrin e atomeve të karbonit. Për shembull, hekseni ka tre izomerë të pozicionit të lidhjes:
Dieni është buta-1,3-diene, ose thjesht butadiene:
Komponimet që përmbajnë tre lidhje dyfishe quhen triene. Komponimet me lidhje të shumta dyfishe quhen kolektivisht poliene.
Vetitë fizike
Alkenet kanë pika shkrirjeje dhe vlimi pak më të ulëta se alkanet e tyre përkatëse. Për shembull, pentani ka një pikë vlimi. Etileni, propeni dhe tre izomerë të butenit janë të gaztë në temperaturën e dhomës dhe presionin normal. Alkenet me numrin e atomeve të karbonit nga 5 në 15 janë në gjendje të lëngët në kushte normale. Paqëndrueshmëria e tyre, si ajo e alkaneve, rritet në prani të degëzimit në zinxhirin e karbonit. Alkenet me më shumë se 15 atome karboni janë të ngurta në kushte normale.
Marrë në kushte laboratorike
Dy metodat kryesore për prodhimin e alkeneve në laborator janë dehidratimi i alkooleve dhe dehidrohalogjenimi i haloalkaneve. Për shembull, etilen mund të merret nga dehidratimi i etanolit nën veprimin e një tepricë të acidit sulfurik të përqendruar në një temperaturë prej 170 ° C (shih seksionin 19.2):
Etileni gjithashtu mund të prodhohet nga etanoli duke kaluar avujt e etanolit mbi sipërfaqen e aluminit të nxehtë. Për këtë qëllim, mund të përdorni instalimin e treguar skematikisht në Fig. 18.3.
Metoda e dytë e zakonshme për përgatitjen e alkeneve bazohet në dehidrohalogjenimin e alkaneve të halogjenizuara në kushte bazë të katalizimit.
Mekanizmi i këtij lloji të reaksionit të eliminimit është përshkruar në seksion. 17.3.
Reaksionet e alkenit
Alkenet janë shumë më reaktive se alkanet. Kjo është për shkak të aftësisë së -elektroneve të lidhjes dyfishe për të tërhequr elektrofilet (shih seksionin 17.3). Prandaj, reaksionet karakteristike të alkeneve janë kryesisht reaksione të shtimit elektrofil në lidhjen e dyfishtë:
Shumë nga këto reaksione kanë mekanizma jonikë (shih seksionin 17.3).
Hidrogjenizimi
Nëse ndonjë alken, për shembull etilen, përzihet me hidrogjen dhe e kalon këtë përzierje mbi sipërfaqen e një katalizatori platini në temperaturën e dhomës ose një katalizator nikeli në një temperaturë prej rreth 150 ° C, atëherë do të ndodhë shtimi.
hidrogjeni në lidhjen e dyfishtë të alkenit. Kjo prodhon alkanin përkatës:
Ky lloj reagimi është një shembull i katalizës heterogjene. Mekanizmi i tij përshkruhet në seksion. 9.2 dhe është paraqitur në mënyrë skematike në Fig. 9.20.
Shtimi i halogjeneve
Klori ose bromi shtohen lehtësisht në lidhjen e dyfishtë të alkenit; ky reagim ndodh në tretës jopolarë, si tetraklormetani ose heksani. Reagimi zhvillohet nga një mekanizëm jonik, i cili përfshin formimin e një karbokacioni. Lidhja e dyfishtë polarizon molekulën halogjene, duke e kthyer atë në një dipol:
Prandaj, një zgjidhje e bromit në heksan ose tetraklorometan bëhet e pangjyrë kur tundet me një alken. E njëjta gjë ndodh nëse shkundni një alken me ujë me brom. Uji me brom është një zgjidhje e bromit në ujë. Kjo tretësirë përmban acid hipobrom. Një molekulë e acidit hipobrom ngjitet në lidhjen e dyfishtë të alkenit, duke rezultuar në formimin e një alkooli të zëvendësuar me brom. Për shembull
Shtimi i halogjeneve të hidrogjenit
Mekanizmi i këtij lloji të reagimit është përshkruar në seksion. 18.3. Si shembull, merrni parasysh shtimin e klorurit të hidrogjenit në propen:
Vini re se produkti i këtij reaksioni është 2-kloropropan, jo 1-kloropropan:
Në reaksione të tilla shtimi, atomi më elektronegativ ose grupi më elektronegativ gjithmonë i shtohet atomit të karbonit të lidhur me
numri më i vogël i atomeve të hidrogjenit. Ky model quhet rregulli i Markovnikov.
Lidhja preferenciale e një atomi ose grupi elektronegativ me atomin e karbonit, i shoqëruar me numrin më të vogël të atomeve të hidrogjenit, është për shkak të rritjes së qëndrueshmërisë së karbokacionit, ndërsa numri i zëvendësuesve të alkilit në atomin e karbonit rritet. Kjo rritje e qëndrueshmërisë shpjegohet nga ana tjetër me efektin induktiv që ndodh në grupet alkile, pasi ato janë dhurues elektronesh:
Në prani të ndonjë peroksidi organik, propeni reagon me bromurin e hidrogjenit, d.m.th., jo sipas rregullit të Markovnikov. Një produkt i tillë quhet anti-Markovnikov. Formohet si rezultat i një reaksioni që ndodh nga një mekanizëm radikal dhe jo jonik.
Hidratimi
Alkenet reagojnë me acidin sulfurik të përqendruar të ftohtë për të formuar sulfate hidrogjeni alkil. Për shembull
Ky reagim është një shtesë sepse përfshin shtimin e një acidi në një lidhje të dyfishtë. Është reagimi i kundërt ndaj dehidrimit të etanolit për të formuar etilen. Mekanizmi i këtij reaksioni është i ngjashëm me mekanizmin e shtimit të halogjeneve të hidrogjenit në lidhjen dyfishe. Ai përfshin formimin e një ndërmjetësi karbokacioni. Nëse produkti i këtij reaksioni hollohet me ujë dhe nxehet butësisht, ai hidrolizohet për të formuar etanol:
Reagimi i shtimit të acidit sulfurik në alkenet i bindet rregullit të Markovnikov:
Reagimi me tretësirën e acidifikuar të permanganatit të kaliumit
Ngjyra vjollce e një tretësire të acidifikuar të permanganatit të kaliumit zhduket nëse kjo tretësirë tundet në një përzierje me ndonjë alken. Ndodh hidroksilimi i alkenit (futja e një grupi hidroksi të formuar si rezultat i oksidimit), i cili si rezultat shndërrohet në një diol. Për shembull, kur një sasi e tepërt e etilenit tundet me një tretësirë të acidifikuar, formohet etan-1,2-diol (etilen glikol).
Nëse një alken tronditet me një sasi të tepërt të tretësirës -jonike, ndodh ndarje oksiduese e alkenit, duke çuar në formimin e aldehideve dhe ketoneve:
Aldehidet e formuara në këtë rast i nënshtrohen oksidimit të mëtejshëm për të formuar acide karboksilike.
Hidroksilimi i alkeneve për të formuar diolet mund të kryhet gjithashtu duke përdorur një zgjidhje alkaline të permanganatit të kaliumit.
Reagimi me acid perbenzoik
Alkenet reagojnë me peroksiacidet (peracidet), të tilla si acidi perbenzoik, për të formuar etere ciklike (komponime epoksi). Për shembull
Kur epoksietani nxehet butësisht me një zgjidhje të holluar të një acidi, formohet etan-1,2-diol:
Reaksionet me oksigjen
Ashtu si të gjithë hidrokarburet e tjera, alkenet digjen dhe, me shumë ajër, formojnë dioksid karboni dhe ujë:
Me akses të kufizuar të ajrit, djegia e alkeneve çon në formimin e monoksidit të karbonit dhe ujit:
Për shkak se alkenet kanë një përmbajtje relative më të lartë të karbonit sesa alkanet përkatëse, ato digjen me një flakë më të tymosur. Kjo është për shkak të formimit të grimcave të karbonit:
Nëse përzieni ndonjë alken me oksigjen dhe e kaloni këtë përzierje mbi sipërfaqen e një katalizatori argjendi, epoksietani formohet në një temperaturë prej rreth 200 ° C:
Ozonoliza
Kur gazi i ozonit kalon nëpër një tretësirë të një alkeni në triklorometan ose tetraklorometan në temperatura nën 20 °C, formohet ozonidi i alkenit përkatës (oksiran).
Ozonidet janë komponime të paqëndrueshme dhe mund të jenë shpërthyese. Ato i nënshtrohen hidrolizës për të formuar aldehide ose ketone. Për shembull
Në këtë rast, një pjesë e metanalit (formaldehidi) reagon me peroksid hidrogjeni, duke formuar acidin metan (formik):
Polimerizimi
Alkenet më të thjeshta mund të polimerizohen për të formuar komponime me peshë të lartë molekulare që kanë të njëjtën formulë empirike si alkeni mëmë:
Ky reaksion ndodh në presion të lartë, një temperaturë prej 120°C dhe në prani të oksigjenit, i cili vepron si katalizator. Megjithatë, polimerizimi i etilenit mund të kryhet në presion më të ulët nëse përdoret një katalizator Ziegler. Një nga katalizatorët më të zakonshëm Ziegler është një përzierje e trietilaluminit dhe tetraklorurit të titanit.
Polimerizimi i alkeneve diskutohet më në detaje në seksion. 18.3.
Po ngarkohet...